Повышение точности и производительности при обработке на станках с ЧПУ достигается как за счет совершенствования конструкции станков и УЧПУ, так и за счет повышения эффективности использования оборудования.
Совершенствование современных станков с ЧПУ идет в направлении повышения скоростей рабочих и вспомогательных движений при соответствующем повышении мощности привода главного движения. Диапазон рабочих подач будет обеспечиваться на уровне 5-4000 мм/мин при дискретности 1 мкм, а скорости холостых перемещений возрастут до 10-15 м/мин и выше. Конструкция приводов должна обеспечить возможность эффективного применения композиционных материалов, позволяющих реализовать скорости резания до 1500 м/мин. Широкое распространение получат конструкции инструментов с дистанционной настройкой размера обработки по программе, в т. ч. с корректировкой размера с учетом износа от системы ЧПУ.
Значительные резервы заложены в совершенствовании конструкции станков. В перспективе большое внимание будет уделяться обеспечению надежной выборки зазоров во всех кинематических звеньях передач и сочленениях подвижных узлов и элементов станка, обеспечению плавности хода, жесткости всей конструкции, предотвращающей перемещение от упругих деформаций, применению новых материалов.
Для уменьшения погрешности обработки от действия тепловых деформаций должна осуществляться температурная стабилизация шпиндельных и других узлов станков циркуляцией охлажденной жидкостью. Большое значение уделяется созданию «термосимметричных» конструкций основных узлов станка в целом. Интенсификация процесса изготовления деталей на обрабатывающих центрах достигается за счет сочетания гибкости, которой располагают обрабатывающие центры с ЧПУ и высокой производительности агрегатных многошпиндельных узлов. Работа станка в режиме измерительной машины позволяет контролировать точность установки заготовок и свести к минимуму погрешности их обработки.
Большие перспективы кроются в оснащении оборудования адаптивными системами управления, учитывающими внешние возмущающие воздействия в процессе обработки и корректирующие цикл обработки.
Широкое распространение получает модульный принцип при изготовлении станков и устройств ЧПУ. Развитие ЧПУ станков идет в направлении увеличения их мощности, развития сервисных и диагностических функций. Устройства ЧПУ будут выполнять еще больше геометрических расчетов. Введение исходных данных, назначение технологических параметров обработки и, возможно, некоторые расчеты по определению траектории обработки будут функциями САПР ТП. Следовательно, функции САП будут поделены между САПР ТП и программами математического обеспечения устройств ЧПУ.
Машиностроение в России будет развиваться по пути создания гибких автоматизированных технологических комплексов оборудования, управляемых от специальных программ, объединяемых в гибкие производственные системы (ГПС). Производство, кроме основных технологических операций, содержит операции контроля, подъемнотранспортные, складские и др. Рабочее место станочника необходимо снабжать заготовками, режущим и измерительным инструментом, технологической оснасткой. Если уделять внимание только повышению эффективности основных технологических операций, то большого выигрыша автоматизация дать не может. Гибкий автоматизированный комплекс содержит основное технологическое оборудование (обрабатывающие центры, а также станки с ЧПУ):
- координатно-измерительные машины с ЧПУ для контроля деталей;
- автоматизированную транспортную систему, связывающую станки со складом;
- автоматизированное складское хозяйство (склады заготовок и готовых деталей, инструмента, технологической оснастки);
- манипуляторы перегружатели для загрузки станков, перемещения грузов с одного транспортного средства на другое в ячейки складов и т. д. автоматизированные способы удаления стружки, автоматизированную установку на которой производится мойка и очистка деталей и т. п.
Система управления осуществляет диагностику неисправностей, контроль инструмента и приспособлений, календарное и оперативное планирование, диспетчеризацию производства, распределение работ, учет, регистрацию и хранение информации, профилактическую проверку всего комплекса, оптимизацию работы системы. Для всех гибких производственных систем наличие подсистем CAP (автоматизированного планирования) - CAM (автоматизированной технологической подготовки производства) - CAQ (автоматизированного контроля продукции) является обязательным. Внедрение гибких производственных систем позволяет повысить производительность и гибкость производства, но требует больших интеллектуальных и экономических затрат.
